Биологические особенности сорняков и их распространение

Наибольшей эффективности в борьбе с сорняками можно добиться, зная их биологические особенности и условия распространения. Многие сорняки, постоянно произрастая в одних и тех же культурах, приобрели схожие с культурными растениями морфологические и биологические признаки, что значительно осложняет их истребление. Например, в посевах яровых культур встречаются яровые сорные растения благодаря сходству в их развитии, а в посевах озимых хлебов – озимые и зимующие сорняки.

Сорные растения менее требовательны, чем культурные. Они более морозоустойчивы и засухоустойчивы. К тому же сорные растения очень хорошо размножаются. Например, дикая редька способна давать до 12 тысяч семян, осот полевой – до 19 тысяч, осот розовый – до 35 тысяч, пастушья сумка – до 70 тысяч, щирица – до 500 тысяч, в то время как зерновые культуры дают в среднем 100 зерен с одного растения.

Семена многих сорных растений способны храниться в течение длительного времени, а затем давать всходы. Например, семена таких сорняков, как щирица, пастушья сумка, мокрица и некоторые другие, сохраняют свою жизнеспособность в течение 10–15 лет, находясь в состоянии покоя, горчицы – 7 лет, ярутки полевой и подорожника – 9 лет.

Борьба с сорняками затрудняется из-за неравномерности их всходов. Прорастание их семян может продолжаться на протяжении длительного времени. Например, одно растение лебеды дает три вида семян, первые из которых прорастают в год созревания, вторые – следующей весной, а третьи – только на третий год после того, как они осыпятся. Подобное неодновременное прорастание семян сорных растений объясняется тем, что семенные оболочки неравномерно пропускают влагу. Некоторые виды сорняков, кроме размножения семенами, способны размножаться вегетативно, т. е. корневищами, корневой порослью, надземными отводками от стеблей, дольками луковиц и т. д. Размножению сорняков способствует также то, что они легко осыпаются, свободно переносятся ветром на большие территории, а также то, что многие животные участвуют в распространении семян. Многие семена сорняков заносятся на сельскохозяйственные участки талой водой. Очагом распространения сорных растений служат невозделываемые участки, обочины дорог, железнодорожные пути

научном и практическом аспектах и несмотря на ее древность не только не

теряет актуальности, но и приобретает в настоящее время особую остроту

в связи с широким внедрением в практику земледелия минимальной обра-

ботки почвы и прямого посева, смешанных посевов различных культур и

сортов, разработкой механизмов управления сорным компонентом агрофи-

тоценозов.

Природные механизмы, для создания устойчивой системы, направ-

лены на сокращение числа культурных растений за счет распространения

сорных. Интенсивность конкурентных отношений между культурным и

сорным компонентом агрофитоценоза во многом зависит от биологических

особенностей видов, образующих агрофитоценоз. Сильным конкурентным

воздействием характеризуются виды сорняков, имеющие экологическую

общность с культурными растениями (8).

В то же время антропогенное воздействие направлено на создание

оптимальных условий для культурного компонента, что способствует со-

кращению числа сорных растений в агрофитоценозе.

Озимая пшеница уже на ранних этапах развития способна конкури-

ровать с сорняками. Наиболее интенсивное угнетение сорняков наблюда-

ется при отвальной обработке почвы после занятого пара и значительно

снижается на фоне предшественника кукурузы на силос (11).

Формы взаимоотношений между компонентами растительных сооб-

ществ многообразны и выражаются как в прямом, так и в косвенном воз-

действии (13).

Одной из форм взаимодействия растений в растительных ценозах является

аллелопатия – круговорот физиологически активных веществ (колинов),

которые играют роль регулятора внутренних и внешних взаимоотношений,

возобновления, развития и смены растительного покрова в биогеоценозе

(5). В агрофитоценозе донорами физиологически активных веществ могут

быть как культурные, так и сорные растения. Самое существенное в явле-Научный журнал КубГАУ, №73(09), 2011 года

http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/11.pdf

3

ниях аллелопатии то, что ее эффект зависит от химического соединения,

выделяемого аллелопатическим агентом в среду. По мнению Э.Райса ( ),

этим аллелопатия отличается от конкуренции, при которой происходит

полное или частичное изъятие из среды некоторого фактора, необходимого

другому растению в том же местообитании (12).

В состав корневых выделений входят минеральные и органические

вещества. В выделениях корней содержится много органических веществ,

которые представлены щавелевой, янтарной, яблочной и другими кисло-

тами. В растительных выделениях присутствуют разнообразные физиоло-

гически активные вещества – витамины, ферменты, фитонциды, антибио-

тики.

Аллелопатическая активность многих сорных растений достаточно велика

(8,9).

Взаимодействие растений в сообществах происходит через почвен-

ную среду. Растение как источник физиологически активных веществ со-

здает вокруг себя определенную биохимическую среду, существенно вли-

яющую на другие виды, растущие по соседству. Направление обмена орга-

низмами зависит от доли участия вида в создании фитоценоза. Эффектив-

ность физиологически активных соединений в химическом взаимодей-

ствии растений определяется также количеством веществ и степенью их

лабильности, химической природой и физиолого-биохимическим действи-

ем, способностью метаболизироваться микроорганизмами.

Важным источником физиологически активных веществ, поступа-

ющих в почву, являются растительные остатки не только культурных, но и

сорных растений. Аллелопатически активные вещества, выделяемые орга-

нами растений в почву, оказывают значительное влияние на прорастание

семян и развитие проростков : задерживают или ускоряют развитие семян,

изменяют или преодолевают состояние их покоя, воздействуют на прорас-

тание семян и формирование органов проростка. Аллелопатическая актив-Научный журнал КубГАУ, №73(09), 2011 года

http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/11.pdf

4

ность растений нередко коррелирует со способностью к почвоутомлению.

Некоторые виды, очень активные в прямом аллелопатическом влиянии, не

оставляют после себя вредных продуктов жизнедеятельности.

Небольшая примесь сорных растений благоприятно влияет на алле-

лопатический и общий биологический режим почвы, стимулируя развитие

микрофлоры и почвенной фауны и ускоряя разложение растительных

остатков (4).

При разложении растительных остатков в почве образуются различ-

ные и многочисленные соединения как стимулирующего, так и ингибиру-

ющего действия.

Целью исследований явилось изучение аллелопатической активно-

сти сорных растений и их растительных остатков.

Методика. Для изучения были взяты сорные растения, доминирую-

щие в посевах озимой пшеницы на черноземах выщелоченных тяжелосу-

глинистых в условиях многолетнего многофакторного опыта Ставрополь-

ского ГАУ.

В лабораторных опытах изучалась аллелопатическая активность вы-

тяжек сорных растений осота полевого (Sonchus arvensis L.), вьюнка поле-

вого (Сonvolvulus arvensis L.), плевела опьяняющего (Lolium temulentum

L.), овсюга обыкновенного (Avena fatua L.) и почва из их ризосферы. В ка-

честве тест-объекта были взяты семена озимой пшеницы сорта Зерно-

градка 9, в посевах которой произрастали названные сорные растения.

Экстрагирование физиологически активных веществ проводили по

методике А.М. Гродзинского ( 3).

Для этого измельчали отдельно корни и надземную часть (стебли+ ли-

стья+, соцветия) сорняков и настаивали в течение 24 часов при комнатной

температуре в соотношениях навески и воды 1:10 (10 г сорняков на 100 мл

воды). В чашки Петри с фильтровальной бумагой раскладывали по 20 се-

мян озимой пшеницы, предварительно замоченных в водопроводной водеНаучный журнал КубГАУ, №73(09), 2011 года

http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/11.pdf

5

в течение 2-х часов. Фильтровальную бумагу увлажняли одинаковым ко-

личеством экстрактов из сорных растений.

Почву из ризосферы сорняков для анализа на аллелопатическую ак-

тивность готовили по методике А.М. Гродзинского, Е.Ю. Кострома, Т.С.

Шроля, И.Г. Хохловой (6). Контролем служили семена, проращиваемые на

увлажненной водой фильтровальной бумаге.

Лабораторную всхожесть семян определяли согласно ГОСТ 12038-

84.

Вегетационный опыт по выявлению аллелопатической активности

разлагающихся растительных остатков сорняков проводили в сосудах ем-

костью 0,5 л, наполненных прокаленным песком с добавлением по 10 г

сырой массы сорных растений. Посев семян озимой пшеницы проводили в

два срока: сразу после заделки растительных остатков и через 30 дней, в

течение которых песок с растительными остатками увлажнялся. Контро-

лем служили растения, выращиваемые в сосудах с песком. Учет биометри-

ческих показателей озимой пшеницы проводили через 20 дней после сева.

Повторность вариантов в опытах - четырехкратная.

Результаты. В результате исследований экстрактов из сорных рас-

тений установлено, что они снижают лабораторную всхожесть семян ози-

мой пшеницы в разной степени, что обуславливается не только видом, но и

частью сорного растения (таблица 1).

Таблица 1. Аллелопатическое влияние сорных растений на лабора-

торную всхожесть семян озимой пшеницы

Варианты опыта Лабораторная всхожесть семян, %

Экстракт из

корней

Экстракт из

надземной части

Почва из

ризосферы

Контроль (вода) 90 93 91

Осот полевой 85 69 83

Вьюнок полевой 88 82 86

Плевел опьяняющий 79 57 72

Овсюг обыкновенный 76 65 84 Научный журнал КубГАУ, №73(09), 2011 года

http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/11.pdf

6

Высокую аллелопатическую активность по отношению к тестируе-

мому объекту проявляет плевел опьяняющий и особенно экстракты, полу-

ченные из надземной части, под воздействием которых лабораторная

всхожесть семян пшеницы снижается на 36 % по сравнению с контролем.

Аллелопатическая агрессивность проявляется и путем воздействия вытя-

жек из почвы ризосферы, что приводит к снижению лабораторной всхоже-

сти семян на 19%. Экстракты из корней плевела опьяняющего также отри-

цательно влияют на прорастание семян биотеста, хотя это влияние менее

выражено, но их вкладом в общий аллелопатический потенциал нельзя

пренебрегать.

Вытяжка из надземной части овсюга обыкновенного уменьшает ла-

бораторную всхожесть семян озимой пшеницы на 28 %. В тоже время на

почве, взятой из ризосферы, данный показатель снижается всего на 7 % по

отношению к контролю. Данный факт подтверждает мнение о том, что ле-

тучие корневые выделения растений, поступающие в почву ризосферы

подвергаются различным превращением под влиянием метаболитов мик-

роорганизмов, продуктов разложения растительных остатков и других

условий окружающей среды и их ингибирующий аллелопатический эф-

фект может изменяться. Очевидно, в данном случае физиолого-

биохимические процессы, происходящие в почве ризосферы, деятельность

почвенной биоты и другие факторы, снижают аллелопатическую агрессив-

ность.

Вьюнок полевой проявляет менее выраженную аллелопатическую

активность. Лабораторная всхожесть семян озимой пшеницы под воздей-

ствием экстрактов из корней мало отличается от контроля и снижается на 2

%. Почва из ризосферы вьюнка полевого проявляет невысокую токсич-

ность по отношению к тестируемому объекту, что выражается в снижении

лабораторной всхожести на 5%. Научный журнал КубГАУ, №73(09), 2011 года

http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/11.pdf

7

У осота полевого воднорастворимые ингибиторы прорастания семян

концентрируются в надземной части, что приводит к значительному сни-

жению всхожести семян озимой пшеницы, но при этом экстракты из кор-

ней и почва из ризосферы подавляют прорастание семян биотеста на 5% и

8% соответственно вариантам.

В опытах, у изученных сорных растений, отмечается ярко выражен-

ная аллелопатическая активность экстрактов из надземной части. Ингиби-

рующая активность водорастворимых вытяжек физиологически активных

веществ из корней и почвы ризосферы проявляется в меньшей степени.

Высокую аллелопатическую активность однолетних сорных расте-

ний плевела опьяняющего и овсюга обыкновенного, которые в последние

годы особенно распространяются в посевах озимой пшеницы, можно рас-

сматривать, как способность выживать в условиях окружающей среды, от-

воевывать жизненное пространство.

Почва и растительность тесно и неразрывно взаимосвязаны. В агро-

ценозах после уборки культур в почву неизбежно попадают растительные

остатки определенного количества и состава. Под действием микрофлоры

происходит разрушение этих органических остатков. Скорость трансфор-

мации зависит от многих условий, включая химический состав самих

остатков, водно-воздушный, тепловой режимы и многое другое. В процес-

се трансформации формируется определенное состояние почвенной среды,

в условиях которой произрастают сельскохозяйственные культуры.

Лабораторный опыт по выявлению аллелопатической активности

растительных остатков сорных растений с разной степенью минерализации

показывает, что при высеве семян озимой пшеницы сразу после заделки

растительной биомассы в зависимости от сорного растения изменяется

всхожесть и морфометрические показатели культуры (таблица 2).

Таблица 2. Влияние трансформирующихся растительных остатков сорных

растений на всхожесть и морфометрические показатели озимой пшеницыНаучный журнал КубГАУ, №73(09), 2011 года

http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/11.pdf

8

Варианты опыта Всхожесть, % Высота

растений, см

Масса

растений, г

Длина

корешков, см

свежевнесенная биомасса сорных растений

Контроль

(песок)

90 12,6 3,4 5,3

Осот полевой 82 10,8 2,9 4,6

Вьюнок

Полевой

86 8,3 2,5 3,8

Плевел

опьяняющий

89 11,4 3,7 5,0

Овсюг

обыкновенный

91 14,0 3,1 4,4

биомасса сорных растений, минерализовавшаяся в течение 30 дней

Контроль

(песок)

92 12,3 3,9 5,1

Осот полевой 95 14,1 4,2 7,5

Вьюнок

Полевой

91 15,5 5,1 6,9

Плевел

опьяняющий

84 10,7 3,7 4,7

Овсюг

обыкновенный

77 13,6 4,5 6,1

Растительные остатки вьюнка полевого на ранних стадиях разложе-

ния проявляют токсичность, которая выражается в снижении изученных

показателей. При этом высота растений уменьшается на 34,2%, а их масса

на 26,5% по сравнению с контролем, замедляется рост корешков.

Свежепоступившая в субстрат биомасса осота полевого вызывает

ингибирование всхожести семян озимой пшеницы на 8% по сравнению с

контролем. В дальнейшем снижаются рост, масса растений и развитие ко-

решков.

Растительные остатки плевела опьяняющего и овсюга обыкновенно-

го практически не повлияли на всхожесть озимой пшеницы и морфомет-

рические показатели мало отличались от контроля.

Полученные лабораторные данные могут свидетельствовать о раз-

личных темпах трансформации биомассы сорных растений, поступлении в

среду промежуточных веществ и продуктов метаболизма микрофлоры, Научный журнал КубГАУ, №73(09), 2011 года

http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/11.pdf

9

которые носят как ингибирующий, так и стимулирующий характер. Наши

исследования не предусматривали глубокий и всесторонний анализ обра-

зующихся при этом веществ, а сводились к выявлению факта аллелопати-

ческой активности.

Таким образом, при поступлении свежей биомассы осота полевого и

вьюнка полевого в почву, в течение 20 дней сохраняются неблагоприят-

ные условия для роста и развития растений озимой пшеницы.

После высева семян озимой пшеницы в субстрат с минерализовав-

шимися в течение 30 дней растительными остатками сорных растений ре-

акция тест-объекта некоторым образом изменилась. На фоне разложив-

шейся за это время биомассы осота и вьюнка полевого создаются благо-

приятные условия для прорастания семян, лабораторная всхожесть озимой

пшеницы в варианте с осотом полевым на 3% выше, чем на контроле, про-

являются ростстимулирующие эффекты. Кроме того в среду поступают

элементы минерального питания высвобождающиеся в результате разло-

жения растительных остатков, что также оптимизирует условия произрас-

тания озимой пшеницы.

Однако после плевела опьяняющего и овсюга обыкновенного

наблюдается фитотоксический эффект, что приводит к снижению всхоже-

сти озимой пшеницы на 8% и 15% соответственно сорным растениям. В

дальнейшем у озимой пшеницы после плевела опьяняющего угнетается

рост растений и развитие корневой системы.

Заключение. Изученные сорные растения обладают разной аллело-

патической активностью. Отмечается ярко выраженная аллелопатическая

активность экстрактов из надземной части. Ингибирующая активность во-

дорастворимых вытяжек физиологически активных веществ из корней и

почвы ризосферы проявляется в меньшей степени.

Высокую аллелопатическую активность однолетних сорных расте-

ний плевела опьяняющего и овсюга обыкновенного, которые в последниеНаучный журнал КубГАУ, №73(09), 2011 года

http://ej.kubagro.ru/2011/09/pdf/11.pdf

10

годы особенно распространяются в посевах озимой пшеницы, можно рас-

сматривать, как способность выживать в условиях окружающей среды, от-

воевывать жизненное пространство.

Различные темпы минерализации растительных остатков сорных

растений приводят к тому, что ингибирующий аллелопатический эффект в

большей степени проявляется на начальных периодах трансформации рас-

тительных остатков у осота и вьюнка полевого. Растительные остатки зла-

ковых сорняков, содержащие целлюлозу и разлагающиеся более медлен-

ными темпами угнетают тест-культуру озимую пшеницу после минерали-

зации в течение 30 дней.

Литература:

1. Баздырев, Г.И. Защита сельскохозяйственных культур от сорных растений

/Г.И. Баздырев.- М.: КолосС, 2004.- 328 с.

2. Власова, О.И. Способ обработки почвы как фактор регулирования потенци-

альной и реальной засоренности пшеничного агроценоза на светло-каштановых почвах

/О.И. Власова, В.М.Передериева, А.В. Иващенко //Вестник Бурятской государственной

сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филлипова.-Улан-Удэ, 2009.-№3 (16).- С.32-

35.

3. Гродзинский, А.М. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ / А.М. Гро-

дзинский .- Киев : Наукова думка, 1965.- С. 189-198.

4. Гродзинский, А.М. Перспективы функциональной агрофитоценологии/ А.М.

Гродзинский, Б.М. Миркин, Э.А. Головко, В.В. Туганаев //Методологические проблемы

аллелопатии : сб. науч. тр./АН УССР. ЦРБС.- Киев : Наукова думка, 1989.- С.15-28.

5. Гродзинский, А.М. Парадигмы в аллелопатии / А.М. Гродзинский

//Методологические проблемы аллелопатии : сб. науч. тр./АН УССР. ЦРБС.- Киев : На-

укова думка, 1989.- С.3-14.

6. Гродзинский, А.М. Прямые методы биотестирования почвы и метаболитов микроор-

ганизмов / А.М. Гродзинский, Е.Ю. Кострома, Т.С. Шроль, И.Г. Хохлова //Аллелопатия

и продуктивность растений : сб. науч. тр./АН УССР. ЦРБС.- Киев : Наукова думка,

1990.- С.121 – 124.

7. Дорожко,Г.Р. Способ обработки – фактор регулирования фитосанитарного состоя-

ния почвы и посевов озимой пшеницы на черноземах выщелоченных зоны умеренного

увлажнения Ставропольского края /Г.Р. Дорожко, О.И. Власова, В.М. Передериева

//Научный журнал КубГАУ (Электронный ресурс).- Краснодар : КубГАУ,2011.- № 04

(68). С.69-77.

8. Захаренко, А.В. Теоретические основы управления сорным компонентом агрофито-

ценоза в системах земледелия /А.В. Захаренко.- М.: Изд-во МСХА.- 2000.- 468 с.

9. Иванов, В.П. Растительные выделения и их значения в жизни фитоценозов /В.П.

Иванов . – М.: Изд-во «Наука», 1973. – 295 с.

10. Передериева, В.М. Влияние предшественников и способов обработки почвы на

биологические показатели плодородия / В.М. Передериева, Д.А. Ткаченко

//Агрохимический вестник. – 2005. - №4.-С.14-15.

Наконец, сорные растения являются частью общего растительного покрова Земли, входят в состав ряда естественных сообществ. Полностью уничтожить все сорняки не только невозможно, но и не нужно. Основная задача работников сельского хозяйства заключается в контроле за численностью сорных растений в агроценозах, снижении их количества до такого уровня, при котором они не наносили бы существенного урона сельскому хозяйству.